提供多个层的数据存储、文件和卷系统的制作方法_3

文档序号:9383051阅读:来源:国知局
统330F的存储片Π至f4可用于适当的映射。
[0041]在本说明书和权利要求中,“区域”被限定为在呈现给文件系统(例如文件系统301)的卷(例如卷311)的逻辑寻址方案中连续的一个或多个片的集合。例如,卷311被图示为包括第一区域312A、第二区域312B、第三区域312C和第四区域312D。然而,本文描述的原理不限于卷内的区域的数目,并且甚至将在下文进一步描述其中区域数目已经增加的示例。
[0042]每一个区域对应于共同特点集合(还被称为“区域特点集合”),其与组成卷片被映射到的(多个)底层存储系统所供应的特点集合“相一致”。例如,第一区域312A具有与具有被映射到组成卷片A至D的片的存储系统(例如表示为圆形的330A和330C)所供应的支持存储的特点集合相一致的特点集合(以下称为“第一区域特点集合”)。如果区域特点集合I)与存储特点集合相同,或者2)是具有与区域特点集合内的任何特点并非不相容的底层存储所供应的任何过量特点(超出区域特点集合中的那些)的存储特点集合的子集,则区域特点集合与存储特点集合“相一致”。
[0043]第二区域312B具有与具有被映射到组成卷片E至G的片的存储系统(例如由三角形表示的330B和330E)所供应的支持存储的特点集合相一致的第二区域特点集合。第三区域312C具有与存储系统330F所供应的存储的特点集合相一致的第三区域特点集合。因此,一旦在卷片H至K上检测到写入操作,则映射系统320准备好将区域312C的卷片H至K中的任一个映射到存储系统330F (由方形表示)的存储片fl至f4中的任一个。第四区域312D具有与具有被映射到组成卷片L至Q的片的存储系统(例如由梯形表示的330D)所供应的支持存储的特点集合相一致的第四区域特点集合。
[0044]如果区域的所有组成卷片被密集供给,则区域被限定为“密集供给”的。如果区域的所有组成卷片被稀疏供给,则区域被限定为“稀疏供给”的。因而,在图3中,区域312A,312B和312D是密集供给的,而区域312C是稀疏供给的。
[0045]“层”被限定为具有共同区域特点集合的一个或多个区域的集合。层中的给定区域不需要与层内的任何其它区域是连续的。在图3的情况下,区域312A至312D中的每一个具有不同的区域特点集合。在图3中不存在具有多于一个区域的层。相应地,在图3中还存在四个层。第一层仅包括第一区域312A,并且具有与第一区域特点集合相同的特点集合(以下称为“第一层特点集合”)。第二层仅包括第二区域312B,并且具有与第二区域特点集合相同的特点集合(以下称为“第二层特点集合”)。第三层仅包括第三区域312C,并且具有与第三区域特点集合相同的特点集合(以下称为“第三层特点集合”)。第四层仅包括第四区域312D,并且具有与第四区域特点集合相同的特点集合(以下称为“第四层特点集合”)。在以下关于图4所提供的示例中,添加第五区域(412E)以便扩展第一层。然而,对于图3的描述,第一到第四区域一对一地对应于第一到第四层。在该段落中提及的第一、第二、第三和第四层是图2的层212A,212B,212C和212D的示例。
[0046]如果其(多个)组成区域全部都是密集供给的,则层被限定为“密集供给”的。如果其(多个)组成区域都是稀疏供给的,则层被限定为“稀疏供给”的。因而,在图3中,第一、第二和第四层是密集供给的,而第三区域是稀疏供给的。当最初响应于供给指令而设立时,层可能是密集供给的或稀疏供给的。
[0047]文件系统301包括关于卷311的元数据305,诸如卷的大小,以及每一个层的(多个)存储位置和大小。元数据305可能还包括每一个层的层特点集合。元数据305可以例如是持续性的。文件系统301可以使用该元数据305来做出关于将文件系统命名空间(诸如目录或文件)或其部分放置到卷311中的哪里的决定。
[0048]椭圆形313表示卷暴露系统310可以向文件系统301供应更多卷。附加卷也可以是异构的并且可以使用相同的底层存储系统。例如,在图3中,在仅存在所暴露出的卷311的情况下,片a2,b2,cl,c3,c4,el, e2,fl, f2,f3和f4每一个被图示为未映射的。因此,这些未映射的片可用于使卷暴露系统310使用关于第一卷311的构造所描述的相同原理来构造一个或多个附加卷(未示出)。
[0049]任何给定特点集合中的任何特点可以是与文件系统或其它决定做出逻辑在确定将文件系统命名空间(诸如目录或文件系统)放置在其中的有效层中可能具有任何相关性的任何特点。现在将提供示例,尽管这种示例的枚举只是可能的相关特点的小型采样。
[0050]特点的一个示例可能是底层存储系统的实际类型。例如,类型特点可能指定闪速存储器、盘设备、云存储或者任何其它类型的存储系统。类型特点还可能指定更广的类别,诸如涉及不在机械上相互作用的部件的固态存储,或者具有一个或多个在机械相互作用的部件的机制存储。
[0051]特点还可能是涉及存储的性能的性能特点。例如,读取/写入性能特点涉及存储在执行读取/写入操作时的性能。例如,读取/写入性能特点可能是等待时间(读取和/或写入)、数据传递速度(读取和/或写入)等的函数。
[0052]性能特点还可能是瞬时性能特点,其可能是任何给定比特在给定时间段内将在存储中翻转(flip)的可能性的函数。例如,瞬时性能特点可能指示存储能够在某些天、周或年内安全地存储数据。瞬时性能特点可能是给定大小的存储在后续写入被认为是不可靠的或不可能的之前可以预期忍受的预期写入操作的数目的函数。例如,存储可能具有10,100或1000个写入操作的最大值。瞬时性能特点还可能指定存储是易失性的还是非易失性的。
[0053]特点可能是涉及内置于存储中的冗余性水平的弹性特点。例如,一些存储可能是双向镜像的,其被供应为从单个物理存储设备的故障中存活下来。一些存储可能具有从多于一个物理设备的故障中存活下来的较高水平的冗余性,并且弹性特点可能指定最小水平的冗余性。
[0054]特点还可能指示存储是否被远程复制,其涉及将数据的副本保留在远程位置中。
[0055]特点还可能涉及加密属性。例如,存储系统可能具有在存储之前对数据加密并且在从存储读取之后对数据解密的硬件和/或软件,由此安全地存储数据而同时允许文件系统以明码形式对数据进行操作。加密特点还可能指定加密的最小安全性,诸如是否要求128比特加密。
[0056]特点还可能是压缩特点,在该情况下存储系统具有在写入到存储之前压缩数据并且在从存储读取之后解压缩数据的硬件和/或软件,由此以压缩形式存储数据而同时允许文件系统对未经压缩的数据进行操作。压缩特点还可能表示压缩是否必须为无损的,或者某种水平的有损压缩是否为可接受的,并且如果是,什么水平的有损压缩是可接受的。
[0057]特点还可能包括针对存储系统的探寻惩罚(seek penalty)的缺失的存在性。如果探寻惩罚存在,则特点还可能指定该探寻惩罚的特性。特点集合还可能包括底层存储的功耗属性。
[0058]用于给定层的特点集合可以包括所枚举的这些特点或没有枚举的附加特点中的任何一个或多个,或其组合。
[0059]图4图示了对图3的示例进行扩展的环境400,并且图示了自图3的情形之后的数个偶发事件。举例来说,映射系统320现在图示了卷片J到存储片fl的映射。因而,在某个点处,文件系统301写入到片J内的某个逻辑地址空间,从而使映射系统320通过制定到支持区域312C的特点的底层存储片的实际映射来做出反应。因而,在图4的状态中,图4的第三区域312C、第三层和卷311’可以被看作“部分密集供给”的。如果存在包含于其中的密集供给的至少一个卷片,以及稀疏供给的至少一个卷片,则区域、层或卷是“部分密集供给”的。
[0060]另一偶发事件是图3的卷311已经通过卷暴露系统310而扩展成形成包括具有两个卷片R和S的第五区域412E的扩展卷311’。第五区域412E对之前仅包括第一区域312A的第一层进行扩展。因此,第一层现在包括两个区域312A和412E。如果执行附加区域的密集供给,则映射系统320通过将附加片R和S映射到提供具有与第一层特点集合相一致的特点集合的存储的存储系统330C的相应存储片c3和c4来对扩展第一层的指令做出响应。卷中的任何层可以因此通过密集供给而进行扩展,只要存在可用于支持扩展的相容底层存储即可。
[0061]该映射操作导致到卷311’中的卷片内的逻辑地址的任何文件系统写入操作被翻译成针对对应映射存储片中的对应物理地址的写入请求。如果卷片仅被稀疏供给,则写入请求还导致将该卷片映射到一致的存储片。如果文件系统发布针对卷311’中的卷片内的逻辑地址的读取操作,则映射导致从对应映射存储片中的对应物理地址的读取请求。
[0062]因此,卷系统302是用于向文件系统提供异构卷的有效机制,其允许适当地放置文件系统命名空间(诸如目录或文件)或甚至命名空间的适当层中的文件的部分的智能决定做出。针对给定文件系统命名空间或其部分的适当特点集合可以响应于动态条件而改变,从而导致文件系统将文件系统命名空间或其部分逐层移动,只要特点保证该文件系统命名空间被兑现(honor)即可。
[0063]已经关于图3和4描述了卷系统202的示例,现在将关于图5A,5B和6描述文件系统201的示例操作。此后,将关于图7至12描述供给系统203的示例操作。
[0064]图5A图示了用于基于应用到文件系统命名空间的特点集合的当前状态来操作文件系统以将文件系统命名空间放置在底层卷中的方法500A的流程图。例如,方法500可以由图3的文件系统301对图3的卷311执行,和/或对图4的卷311’执行。
[0065]方法500A包括标识放置在卷中的文件系统命名空间的动作(动作501
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